糖在松树体内长距离运输的生化分析与分子机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872699
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1605.树木生物学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The growth of a tree relies on its ability to distribute carbon (sugars) produced by photosynthesis efficiently and rapidly along the entire length of its body. The transport of sugars takes place in the phloem vascular system, where a concentrated sugar solution moves at speeds far exceeding that of diffusion. How this happens in conifers, which can reach heights of more than 100 m, remains a mystery. .While recent publications illustrate how a single sugar concentration gradient between source and sink organs drives phloem transport in broad-leaved trees (angiosperms), the available data suggests that an alternative mechanism must exist in conifers (gymnosperms). .In this project, we will fully characterize the mechanism of long-distance translocation of sugars in the phloem vascular system of conifers. To succeed, we will follow a cross-disciplinary approach, combining biochemical techniques and molecular biology with radiology, mathematical modeling and microfluidics. Experiments will be conducted on multiple species, including Pinus massoniana, one of the 5 most planted trees in China. Understanding how conifers can allocate carbon in a controlled fashion and with high efficiency over tens of meters will be highly significant for breeding programs that aim to increase tree productivity.
植物生长依赖于光合作用合成的碳水化合物从源器官到库器官的快速运输和有效分配。糖在植物体内通过维管系统的运输速率远高于其扩散速度,但糖运输的分子机制仍不清楚。目前的研究结果表明,被子植物阔叶树木的源器官和库器官之间的单糖浓度梯度能够驱动糖在韧皮部的运输,而糖在裸子植物松树中则利用其它尚不明确的运输机制进行运输。本课题将运用生物化学、分子生物学、数学建模及微流控芯片技术,以已经测序的马尾松和挪威云杉为材料,解析糖在松树体内长距离运输的生化与分子机制。本研究不仅将在理论上阐明糖在被子植物松树中运输的分子机制而且也将为松树分子育种奠定理论基础。

结项摘要

植物生长依赖于光合作用合成的碳水化合物从源器官到库器官的快速运输和有效分配。糖在植物体内通过维管系统的运输速率远高于其扩散速度。本项目探究了糖如何在高度可超过百米的针叶植物中进行运输。我们运用了生物化学、分子生物与放射学、数学建模以及微流控芯片技术等方法,在不同的物种中进行实验,其中包括中国五大栽种树种之一的马尾松。我们鉴定并表征了相关的蔗糖转运蛋白。研究结果表明,针叶植物树干的主动跨膜转运促进了蔗糖的快速转运。另外,我们发现叶片中的水通道的形成增加了整株植物蔗糖分配的效率。该研究阐明了针叶植物如何以受控的方式在几十米的长距离高效地进行碳分配,对以增加树木生产率为目的的树木育种具有非常重要的意义。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Direct Comparison of Leaf Plasmodesma Structure and Function in Relation to Phloem-Loading Type
叶胞间连丝结构和功能与韧皮部负载类型的直接比较
  • DOI:
    10.1104/pp.18.01353
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
    PLANT PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Liesche, Johannes;Gao, Chen;Martens, Helle Juel
  • 通讯作者:
    Martens, Helle Juel
Diameters of phloem sieve elements can predict stem growth rates of woody plants
韧皮部筛元件的直径可以预测木本植物的茎生长速率
  • DOI:
    10.1093/treephys/tpac022
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Tree Physiology
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Yunjia Tang;Shijiao Yin;Marcelo R Pace;Caian S Gerolamo;Anselmo Nogueira;Alex;re R Zuntini;Lúcia G Lohmann;Martin Plath;Johannes Liesche
  • 通讯作者:
    Johannes Liesche
Arabidopsis plants engineered for high root sugar secretion enhance the diversity of soil microorganisms
为高根糖分泌而改造的拟南芥植物增强了土壤微生物的多样性
  • DOI:
    10.1002/biot.202100638
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    Biotechnology Journal
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Min Song;Xingjian Zhang;Jintao Yang;Chen Gao;Yahong Wei;Shaolin Chen;Johannes Liesche
  • 通讯作者:
    Johannes Liesche
The mechanism of sugar export from long conifer needles
长针叶树针输出糖的机制
  • DOI:
    10.1111/nph.17302
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    NEW PHYTOLOGIST
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Liesche Johannes;Vincent Christopher;Han Xiaoyu;Zwieniecki Maciej;Schulz Alex;er;Gao Chen;Bravard Rodrigue;Marker Sean;Bohr Tomas
  • 通讯作者:
    Bohr Tomas
Sugar export from Arabidopsis leaves: actors and regulatory strategies
拟南芥叶的糖出口:参与者和监管策略
  • DOI:
    10.1093/jxb/erab241
  • 发表时间:
    2021-05-25
  • 期刊:
    JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Xu,Qiyu;Liesche,Johannes
  • 通讯作者:
    Liesche,Johannes

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其他文献

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新显微成像技术在干旱诱导的细胞壁重塑中的应用
  • 批准号:
    31700313
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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